Основні відомості про структури кольорових металів і сплавів
Основні відомості про структури кольорових металів і сплавів - раздел Высокие технологии, ПРАКТИКУМ Технологія машинобудування Сплави На Основі Алюмінію Характеризуються Малою Густино...
Сплави на основі алюмінію характеризуються малою густиною та підвищеною корозійною стійкістю (сплави без міді), добре оброблюються і мають високу питому міцність. Відомі деформовані й ливарні сплави. Деформовані, у свою чергу, поділяють на термічно незміцнені та зміцнені. До перших відносять чистий алюміній і його сплави з магнієм або з марганцем, до других — сплави систем Аl-Сu-Мg, Al-Cu-Mg-Zn, Al-Zn-Mg, Al-Mg-Si та ін. Ці сплави зміцнюють гартуванням у воді з наступним природним чи штучним старінням. При цьому їх міцність може бути на порядок вища за міцність відпаленого алюмінію. Найбільш розповсюдженим термічно зміцненим алюмінієвим сплавом є дюралюміній. Це сплав системи Аl-Сu-Мg. У структурі дюралюмінію у зрівноваженому (відпаленому) стані на фоні зерен твердого α-розчину присутні точкові включення фаз CuAl2, Al2Mg, а також MgSi та Cu2FeAl (рис. 13.1, а). Після гартування і старіння видно зерна α-розчину і включення частинок заліза та кремнію (рис. 13.1, б).
Силуміни — ливарні сплави алюмінію з кремнієм (вміст Si — 5–14%). Структура цих сплавів за вмістом кремнію до 11,3% (доевтектичні сплави) складається з первинних кристалів твердого α-розчину й евтектики (α + Si) (рис. 13.1, г). За більшої концентрації кремнію (заевтектичні сплави) у структурі, крім евтектики, з'являються первинні кристали кремнію у вигляді пластинок. При модифікуванні силуміну натрієм структура евтектики стає більш дисперсною, а кількість первинних кристалів кремнію зменшується, що сприятливо відображається на властивостях сплаву. У спеціальних силумінах у присутності міді й магнію утворюються частинки Al2CuMg і Mg2Si, які розчиняються за гартування і виділяються за старіння в дисперсній формі, викликаючи зміцнення литих деталей.
Рисунок 13.1 - Структура алюмінієвих сплавів: а - Д16 після відпалюванням; б - Д16 після гартування; в - Д16 після гартування з перепалювання; г - литий силумін АЛ2
Характерна особливість термічно зміцнених алюмінієвих сплавів — вузький температурний інтервал нагрівання під гартування (див. рис. 12.2). Відносно невелике перевищення температури при нагріванні під гартування може призвести до перепалювання, тому на практиці постійно контролюють загартовані вироби на перепалювання, за яким межі зерен потовщуються (окиснені) або навіть сплавляються. На мікроструктурі видно потовщення межі, інколи з краплеподібними ділянками сплавлення (рис. 13.1, в).
Мідні сплави поділяють на латуні й бронзи. Вони бувають деформовані й литі. Латунями називають сплави міді з цинком, а бронзами — сплави міді з оловом та іншими металами (алюмінієм, свинцем, кремнієм, берилієм).
У структурі технічної міді на фоні рівновісних зерен можуть зустрічатися включення домішок оксиду міді Сu2O, сульфіду міді CuS та ін. (рис. 13.2, в). У литій міді домішки свинцю і вісмуту розміщені по межах зерен (рис. 13.2, а); у деформованій міді зерна витягнуті в напрямку деформації (рис. 13.2, б).
Рисунок 13.2 - Структура міді: а - лита; б - деформована; в - відпалена після деформації
Латуні залежно від умісту цинку бувають однофазні (Zn £ 35%) або двофазні. У структурі однофазної α-латуні присутні зерна твердого α-розчину (рис. 13.3, а), в структурі двофазної латуні після травлення поряд із зернами α-розчину видно темніші включення фази β' (рис. 13.3, б). Латуні добре обробляються тиском, особливо пластичні α-латуні. Міцніші α +β'-латуні, що добре обробляються різанням, малопластичні. Легування міді цинком до 35% супроводжується підвищенням пластичності, до 46% — зростанням їх міцності. З подальшим підвищенням умісту цинку пластичність і міцність різко знижуються.
Рисунок 13.3 - Структура латуні: а - однофазної; б - двофазної
Олов'яні бронзи бувають литі й деформовані. Вони коштовні й мають низькі ливарні властивості. З метою поліпшення властивостей бронзи легують цинком, свинцем, нікелем, фосфором. Деформовані бронзи звичайно містять 3–7% Sn, до 5% Zn і Рb, до 0,4% Р. Таким бронзам притаманні добрі ливарні властивості, у відпаленому стані вони мають однофазну структуру (рис. 13.4, а) й легко оброблюються тиском. При масовій частці олова 9–11% у структурі утримується евтектоїд у сполуці Cu31Sn5 (рис. 13.4, б), що виключає можливість пластичної деформації. Такі бронзи використовуються як ливарні. Присутність твердого евтектоїду забезпечує високу стійкість проти стирання, а м'яка основа полегшує припрацювання й утворює на поверхні дрібні канали, по яких циркулює мастило. Тому бронзи з 9–10% Cu31Sn5 є одними з кращих антифрикційних матеріалів і використовуються для виготовлення підшипників.
Алюмінієві бронзи, наприклад БрАЖ9-4, містять 5–11% Al, вони дешевші від олов'яних, мають задовільну рідкотекучість, високі механічні властивості й корозійну стійкість. За вмістом Al до 9,8% у структурі простежуються зерна твердого α-розчину, при 9,8–15,2% Al поряд з α-розчином з'являються ділянки евтектоїду (α + d). Після гартування двофазної бронзи з температури відповідної області твердого β-розчину її структура буде складатись із голчастих кристалів мартенситної β-фази (рис. 13.4, в).
Рисунок 13.4 - Структура бронзи: а - однофазної; б - двофазної; в - загартованої на мартенсит
Бабіти — це антифрикційні сплави на основі олова або свинцю. Структура бабітів, як і інших антифрикційних сплавів, повинна відповідати певним вимогам: складатись із м'якої пластичної основи і твердих частинок, включених у цю основу. М'яка основа потрібна для прироблення вкладиша до вала, а тверді частинки — для зменшення тертя. При цьому кількість твердих частинок має бути значно меншою, ніж м'якої основи. Найкращим бабітом на олов'яній основі є сплав Б83, який складається із 83% Sn, 11% Sb і 6% Cu. Структура такого сплаву (рис. 13,5) включає в себе м'яку основу твердого α-розчину (темний фон) і невелику кількість кристалів β' кубічної форми.
Рисунок 13.5 - Структура бабіту Б83
Мідь уведена в сплав для попередження ліквації β'-кристалів за питомою вагою. Мідь з оловом утворює хімічну сполуку Cu3Sn, що кристалізується першою, складає скелет, на якому кристали β' затримуються і не спливають. На мікрошліфі кристали Cu3Sn видно як світлі крапки, голочки й зірочки.
ПРАКТИКУМ
із дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство»
для студентів механічних спеціальностей
7.09.02.02 «Технологія машинобудування»,
7.09.02.14 «Пiд
Основні відомості про макробудову
Металографія — це вчення про макро- і мікроструктуру. Основним завданням металографічного аналізу є дослідження структури та вад металу.
Метод дослідження структури ме
Злам чавунних зразків
1. Сірий чавун. Більша частина вуглецю в сірому чавуні знаходиться у вигляді включень у графіт (пластинчатий графіт), тому такий чавун у розломі має темно-сірий колір. Дефектів у зломі нема.
V. Злом стальних зразків
Стальні зразки 10×10 мм після випробування на ударну в’язкість (KCU).
1. Крихкий металічний злом, світлий, майже блискучий, видно величину зерна.
2. Вязко-крихкий розлом. Св
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність макроаналізу і його призначення?
2. Які види аналізу використовуються в техніці?
3. Що визначається в процесі аналізу зломів?
4. Види зломів та їх особ
Основні відомості про мікробудову
Мікроаналіз — це дослідження структури і вад металів на мікрошліфах за допомогою мікроскопа за великих збільшень. Методом мікроаналізу визначається якість металу (забрудненість
Порядок виконання робота
1. Вивчити технологію виготовлення мікрошліфів.
2. Виконати шліфування й полірування зразків.
3. Вибрати потрібний реактив і протравити шліф.
4. Визначити якість мікрошлі
Запитання для самоперевірки
1. Які завдання розв'язують за допомогою мікроаналізу?
2. Яка послідовність виконання мікроаналізу?
3. Опишіть порядок шліфування та полірування зразків.
4. Чому не дозво
Основні відомості про структуру сталей у зрівноваженому стані
Структура у зрівноваженому (відпаленому) стані визначається вмістом вуглецю і показана на діаграмі стану «залізо-вуглець» (рис. 3.1), на якій суцільними лініями зображено діаграму «залізо-цементит»
Порядок виконання роботи
1. Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).
2. Замалювати структури, що вивчаються, в
Запитання для самоперевірки
1. Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.
2. Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.
3. Подайте класифікацію залі
Основні відомості про структуру чавунів
Чавуни — це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю більше 2,14%. Вуглець у чавунах залежно від хімічного складу, швидкості охолодження у процесі кристалізації є в складі цем
Запитання для самоперевірки
1. Дайте визначення чавуну.
2. Назвіть види чавунів.
3. Білі чавуни, їх різновиди, структура та властивості.
4. Назвіть умови одержання білого чавуну.
5. Схаракт
Основні положення щодо визначення критичних точок сталі
Знання про критичні точки сталі потрібні для розуміння перетворень, що виникають у сталі під час нагрівання й охолодження; для визначення температур термічної обробки в сталі та гарячій обробці тис
Сутність методу пробних гартувань
Складається із загартування зразків досліджуваної сталі в широкому діапазоні температур, починаючи нижче від критичної точки Ас1, (наприклад, з 680°С) і вище від критичних точок (наприкл
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 5.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.
Порядок виконання роботи
1. Бригада студентів одержує комплект зразків заданої марки сталі для визначення режиму термічної обробки. Температура нагрівання під гартування доевтектоїдної сталі tг. = Ас3
Запитання для самоперевірки
1. Сутність та призначення термообробки.
2. Види термічної обробки сталі.
3. Відпалювання, його призначення, види та режими.
4. Нормалізація сталі, її призначення та режи
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за плакатами й літературою мікроструктуру сталей із різним умістом вуглецю після повного та неповного відпалювання, після відпалювання з перегріванням, сфероїдоутворюючого відпалювання,
Запитання для самоперевірки
1. Опишіть умови для одержання зрівноваженої структури сталі.
2. Схарактеризуйте режими відпалювання вуглецевих сталей.
3. Які структури утворюються у відпаленій сталі?
4
Основні відомості про прогартовуваність сталі
Прогартовуваність — здатність сталі одержувати в результаті гартування структуру мартенситу (або мартенситу і троститу) й відповідну їй високу твердість на потрібну глибину за
Порядок виконання роботи
1. Визначити прогартовування циліндричного зразка заданої марки сталі об'ємним способом. Для цього:
а) навести на торцевій поверхні підготовленого зразка лінію діаметра тонко загостреним о
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність прогартовування сталі?
2. Яке практичне значення прогартовуваності сталі в техніці?
3. Від чого залежить прогартовуваність сталі?
4. Наведіть приклади
Основні відомості про відпускання сталі
Загартування сталі — це не кінцева операція термічної обробки. Після гартування у виробах виникають великі внутрішні напруження, зумовлені нерівномірністю охолодження за терміч
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект свіжозагартованих зразків із вуглецевої або легованої сталі заданої марки.
2. Виконати відпускання зразків 1-5 протягом 30 хв за температури відповідно 100, 200, 400,
Запитання для самоперевірки
1. Чим характеризується стан свіжозагартованої сталі?
2. Сутність та призначення відпускання сталі.
3. Схарактеризуйте види і режими відпускання.
4. Особливості та призна
Основні відомості про гартування сталі
Загартування — здатність сталі одержувати потрібну твердість після термообробки. Основним елементом більшості вуглецевих та низьколегованих сталей, що визначають її структуру і
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей із різним умістом вуглецю. Визначити температуру нагрівання сталей під гартування і час витримки за заданої температури.
2. Нагріти зразки пі
Основні відомості про цементацію сталі
Хіміко-термічна обробка (ХТО) — один із найефективніших методів підвищення надійності та довговічності машин і механізмів, істотно збільшує твердість поверхневого шару д
Порядок виконання роботи
Для визначення якості цементації запропонованих деталей потрібно:
1) макро- і мікроаналізом установити ступінь насичення поверхні деталі вуглецем та глибину цементованого шару;
2)
Запитання для самоперевірки
1. Сутність ХТО і її види.
2. З якою метою виконується ХТО?
3. Схарактеризуйте елементарні процеси ХТО.
4. У чому сутність цементації, для чого вона виконується?
Основні відомості з термообробки алюмінієвих сплавів
Деформовані алюмінієві сплави поділяють на дві групи: термічно незміцнені та зміцнені.
До першої групи відносять чистий алюміній, а також сплави системи Al-Mn і Al-Mg.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти твердість на комплектах зразків із різних термічно зміцнених алюмінієвих сплавів, підданих повному циклу зміцнювальної термообробки (загартуванню та старінню) і загартованих із різних т
Запитання для самоперевірки
1. Класифікація алюмінієвих сплавів за способом їх зміцнення.
2. На якому явищі засноване гартування алюмінієвих сплавів?
3. Як змінюються структура і властивості сплавів за гарту
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за діаграмою стану можливий фазовий склад алюмінієвих і мідних сплавів.
2. Розглянути класифікацію, хімічний склад, структуру, властивості, маркування й використання сплавів на
Запитання для самоперевірки
1. Наведіть класифікацію алюмінієвих сплавів.
2. Як розрізняють за кількістю фаз термічно зміцнені алюмінієві сплави?
3. Як визначається присутність перепалу в сплавах?
4
Основні відомості про види корозії
Корозією називається руйнування металів і сплавів у результаті хімічної та електрохімічної дії навколишнього середовища.
Хімічна корозія відбуваєт
Порядок виконання роботи
Студенти діляться на ланки, кожна з яких одержує прилад, корозійне середовище і зразок.
Отримавши завдання, студенті повинні:
1) підготувати зразки для дослідження: зачистити їх п
Запитання для самоперевірки
1. Сутність корозії металів.
2. Чим відрізняється електрохімічна корозія від хімічної?
3. Схарактеризуйте механізм електрохімічної корозії.
4. Види корозії за характером
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов